深圳网站建设lxhd,软文推广文案,东兴移动网站建设,seo查询站长在网络中传输数据时需要遵循一些标准#xff0c;以太网协议定义了数据帧在以太网上的传输标准#xff0c;了解以太网协议是充分理解数据链路层通信的基础。以太网交换机是实现数据链路层通信的主要设备#xff0c;了解以太网交换机的工作原理也是十分必要的。
1、以太网协议…在网络中传输数据时需要遵循一些标准以太网协议定义了数据帧在以太网上的传输标准了解以太网协议是充分理解数据链路层通信的基础。以太网交换机是实现数据链路层通信的主要设备了解以太网交换机的工作原理也是十分必要的。
1、以太网协议介绍
1.1以太网协议
以太网是当今现有局域网Local Area Network, LAN采用的最通用的通信协议标准该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信号处理方法。
以太网是建立在CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection载波监听多路访问/冲突检测)机制上的广播型网络。 1.2冲突域
冲突域是指连接在同一共享介质上的所有节点的集合冲突域内所有节点竞争同一带宽一个节点发出的报文无论是单播、组播、广播其余节点都可以收到。 在传统的以太网中同一介质上的多个节点共享链路带宽争用链路的使用权这样就会发生冲突。
同一介质上的节点越多冲突发生的概率越大。 交换机不同的接口发送和接收数据独立各接口属于不同的冲突域因此有效地隔离了网络中物理层冲突域使得通过它互连的主机或网络之间不必再担心流量大小对于数据发送冲突的影响。
1.3广播域
广播报文所能到达的整个访问范围称为二层广播域简称广播域同一广播域内的主机都能收到广播报文。 在传统的以太网中同一介质上的多个节点共享链路一台设备发出的广播报文所有设备均会收到。 交换机对广播报文会向所有的接口都转发所以交换机的所有接口连接的节点属于一个广播域。
1.4以太网帧格式
以太网技术所使用的帧称为以太网帧 (Ethernet Frame)或简称以太帧。
以太帧的格式有两个标准Ethernet_II格式和IEEE 802.3格式。 2、以太网交换机原理简介
2.1园区网典型架构 2.2以太网二层交换机
以太网二层交换机转发数据的端口都是以太网口并且只能够针对数据的二层头部 (以太网数据帧头) 中的MAC地址进行寻址并转发数据。 2.3交换机的工作原理 2.4MAC地址表
每台交换机中都有一个MAC地址表存放了MAC地址与交换机端口编号之间的映射关系。 2.5交换机的3种数据帧处理行为
交换机对于从传输介质进入某一端口的帧的处理行为一共有3种 2.5.1泛洪 2.5.2转发 2.5.3丢弃 2.6交换机的MAC地址学习
1初始情况交换机的MAC 地址表是空的。 2主机1发送数据帧给主机2。交换机GE0/0/1口接收到数据帧后在MAC地址表中查询该帧的目的MAC地址发现没有对应表项则收到的数据帧是“未知单播帧”。 3交换机在MAC地址表中没有查到对应表项则交换机对该单播帧执行泛洪操作。同时交换机学习该数据帧的源MAC地址并创建对应的MAC地址表项与接收口GE0/0/1关联。 4交换机其他端口连接的主机也会收到该数据帧但是会丢弃。 主机2收到并处理该数据帧向主机 1回复将数据帧发往交换机。 5交换机在MAC地址表中查到了对应表项则交换机对该单播帧执行转发操作将数据帧从GE0/0/1口转发出去。同时交换机学习该数据帧的源MAC地址并创建对应的MAC地址表项与接收口GE0/0/2关联。 2.7交换机常见问题思考与关键知识 2.7.1常见问题
1交换机接口down后相应MAC地址表项如何变化
对应接口学习到的MAC地址会在MAC地址表现中消失
如在SW2上对G0/0/1口进行shutdown
Shutdown之前 Shutdown之后 2同一个Vlan中PC 从交换机A端口迁移到B端口交换机MAC地址表项如何变化?
在SW2的角度来看原本是从G0/0/3接口学习到PC2的MAC当PC接到SW2的G0/0/4号接口时不会立刻发生改变除非MAC地址表学习到PC2的MAC地址时间老化PC2对外进行通信那么SW2学习到PC2的MAC接口就会发生改变变为G0/0/4。 3MAC地址表的老化时间是多少为什么需要老化时间
对于华为的设备默认是300秒。查看命令display mac-address aging-time 修改MAC地址老化时间命令mac-address aging-time XXX
一般不建议进行修改。 为什么需要老化时间
原因是使设备能够高效的进行工作运行。如果不老化内存空间越来越小设备性能就会降低。
4如何设置“黑洞”MAC
通过命令mac-address blackhole 5489-98EA-0A02 vlan X进行设置。 PC1就无法进入到SW2去访问PC3 5交换机的一个接口可以学习多个MAC地址吗
可以的例如SW2的G0/0/3口既可以学习到PC1的MAC又可以学习到PC2的MAC。 6交换机的MAC地址表项可以无限增加吗
不可以设备的内存空间有限。
display mac-address summary 当前设备可以存放32768条。 7交换机和集线器有什么区别
交换机采用存储转发原理工作具有自动过滤和学习功能。当交换机接收到数据包时会先将其存储在内部缓存中然后检查数据包的MAC地址并根据地址表将数据包转发到正确的端口。这种机制可以有效减少网络冲突提高数据传输效率。
集线器则采用广播原理工作。当集线器接收到数据包时会将其广播到所有连接的端口上无论目标设备是否在该端口上。这种机制容易导致网络冲突和性能下降特别是在设备数量较多的情况下。
8交换机有NAT功能吗
大部分是没有的传统的交换机不具备NAT功能但多层交换机或集成服务路由器等复合型网络设备可以支持NAT功能。不能说完全没有。
9所有交换机的端口都可以切换成路由口吗
不是所有交换机的端口都可以切换成路由口。不排除一些高级交换机可以切换成路由口。
2.7.2关键知识
1交换机基于目标mac 转发数据。
2交换机的MAC地址表项需要报文触发才可以构建。
3交换机的MAC地址表是交换机转发数据“地图”。
4交换机MAC地址表中存放mac地址和端口映射
5泛洪① 未知单播泛洪 ② 广播泛洪
6交换机根据接收报文的源mac地址来构建自己的MAC地址表项
3、同网段数据通信全过程
场景描述
▫ 任务主机1想要访问主机2
▫ 主机初始化状态
▫ 交换机刚上电初始化状态 当主机1去访问主机2在建立ICMP通信之前首先从主机1发送ARP请求去广播请求学习192.168.1.2的MAC在哪当它找到192.168.1.2的位置后通过IP地址学习MAC接着单播返回给192.168.1.1解析192.168.1.2的MAC是0050-5600-0002报文信息完善之后ICMP就建立了。 在主机1的E0/0/1接口进行抓包 同网段数据通信的全过程相对简单主要发生在同一局域网LAN内不涉及路由器的路由决策。以下是该过程的简要描述 1源主机阶段
封装数据包源主机如PC1将要发送的数据封装成IP数据包数据包中包含源IP地址、目标IP地址以及具体的数据内容。由于是同网段通信源主机和目标主机的IP地址将位于相同的子网内。
ARP请求源主机检查其ARP缓存以查看是否已知目标主机如PC2的MAC地址。如果不知道源主机会向本地网络发送一个ARP地址解析协议请求广播询问目标IP地址对应的MAC地址。
接收ARP响应网络中的设备包括目标主机会监听ARP请求。如果目标主机接收到请求并且IP地址匹配它会向源主机发送一个ARP响应其中包含其MAC地址。
封装数据帧一旦源主机获得目标主机的MAC地址它就将IP数据包封装成以太网数据帧。数据帧的源MAC地址是源主机的MAC地址目标MAC地址是目标主机的MAC地址。
2交换机转发阶段
接收数据帧交换机接收到源主机发送的数据帧后会读取数据帧的目标MAC地址。
查找MAC地址表交换机在其MAC地址表中查找与目标MAC地址相匹配的条目。由于这是同网段通信交换机通常会在其MAC地址表中找到对应的条目该条目指定了数据帧应该被转发到的端口。
转发数据帧交换机将数据帧转发到与目标MAC地址相关联的端口。由于目标主机和源主机位于同一网段因此数据帧通常会直接到达目标主机而无需经过其他网络设备。
3目标主机接收阶段
接收数据帧目标主机通过其网络接口接收到数据帧。
解封装目标主机解封装数据帧以提取IP数据包。
处理数据目标主机根据IP数据包中的目标IP地址确认数据包是发给自己的然后进一步处理数据包中的数据。
整个过程主要涉及到ARP协议用于解析MAC地址以及交换机根据MAC地址表进行数据帧的转发。由于源主机和目标主机位于同一网段因此不需要路由器的参与数据帧可以直接在局域网内传输。 4、跨网段数据通信全过程
场景描述
▫ 任务主机1想要访问主机2
▫ 主机初始化状态
▫ 交换机刚上电初始化状态 1源主机阶段
封装数据包源主机如PC1将要发送的数据封装成数据包数据包中包含源IP地址、目标IP地址以及具体的数据内容。
判断网段源主机通过比较本地IP地址、子网掩码和目标IP地址判断目标主机如PC2是否在同一网段内。如果不在同一网段则需要进行跨网段通信。
发送数据源主机将数据包封装成数据帧其中目的MAC地址设置为网关通常是路由器的一个接口的MAC地址然后通过物理介质如以太网发送给交换机。
2交换机转发阶段
接收与转发交换机接收到数据帧后根据目的MAC地址查找MAC地址表确定数据帧的转发端口。由于目的MAC地址是网关的MAC地址交换机将数据帧转发给网关路由器。
3路由器转发阶段
解封装与解析路由器接收到数据帧后首先解封装得到IP数据包。然后路由器解析IP数据包中的目标IP地址查找路由表以确定下一跳地址。
重新封装与转发路由器根据路由表中的下一跳地址通过ARP协议获取下一跳设备的MAC地址。然后路由器将IP数据包重新封装成新的数据帧其中源MAC地址是路由器自身的MAC地址目标MAC地址是下一跳设备的MAC地址。之后路由器将新封装的数据帧发送给下一跳设备。
4多次转发可能
如果目标主机与源主机之间相隔多个网段数据包可能需要经过多个路由器的转发。在每个路由器上都会重复上述的解封装、解析、重新封装和转发的过程直到数据包到达目标网段的网关。 5目标网段网关转发阶段
解封装与识别目标网段的网关可能也是路由器接收到数据包后解封装得到IP数据包并识别出目标IP地址属于本网段内的某台主机如PC2。
ARP请求可选如果网关没有目标主机PC2的MAC地址可能会发送ARP请求到本网段内以获取目标主机的MAC地址。
封装与发送网关获取到目标主机的MAC地址后将IP数据包封装成数据帧其中目的MAC地址为目标主机的MAC地址然后通过物理介质发送给目标主机。
6目标主机接收阶段
接收与处理目标主机接收到数据帧后解封装得到IP数据包。然后目标主机根据IP数据包中的目标IP地址判断是否是自己的数据包。如果是则进一步处理数据包中的数据如果不是则可能将数据包丢弃或转发给同一网段内的其他主机。
通过以上步骤跨网段数据通信得以实现使得不同网段内的设备能够相互通信。
